package top.jle.jpa.basic.util;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import top.jle.jpa.basic.exception.BasicCustomException;
import top.jle.jpa.basic.exception.BasicExceptionCode;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Arrays;

/**
 * Twitter_Snowflake官网demo格式<br>
 * SnowFlake的结构如下(每部分用-分开):<br>
 * 1位标志位                    41位时间戳                                               5位机器+5位数据标志          12位计数器
 * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000 <br>
 * 41位时间戳是因为当前时间减去起始时间的时间戳刚好在2^41范围内
 * 1位标识，由于long基本类型在Java中是带符号的，最高位是符号位，正数是0，负数是1，所以id一般是正数，最高位是0<br>
 * 41位时间截(毫秒级)，注意，41位时间截不是存储当前时间的时间截，而是存储时间截的差值（当前时间截 - 开始时间截)
 * 得到的值），这里的的开始时间截，一般是我们的id生成器开始使用的时间，由我们程序来指定的（如下下面程序IdWorker类的startTime属性）。41位的时间截，可以使用69年，年T = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69<br>
 * 10位的数据机器位，可以部署在1024个节点，包括5位datacenterId和5位workerId<br>
 * 12位序列，毫秒内的计数，12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒(同一机器，同一时间截)产生4096个ID序号<br>
 * 加起来刚好64位，为一个Long型。<br>
 * SnowFlake的优点是，整体上按照时间自增排序，并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由数据中心ID和机器ID作区分)，并且效率较高，经测试，SnowFlake每秒能够产生26万ID左右。
 * 算法在的<<表示左移，左移后后面剩下部分会补0，并不是循环移位
 * 二进制转换运算中负数的二进制需要用补码表示
 * 补码 = 反码 + 1 ;   补码 = （原码 - 1）再取反码
 * 本代码对字段进行了调整，采用43位时间戳  3位机器标志、3位数据标志  14位
 */
public class SnowFlakeIdWorker {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SnowFlakeIdWorker.class);
    /**
     * 起始的时间戳
     */
    private static final long START_STAMP = 1420041600000L; //2015-01-01 00:00:00.000

    /**
     * 序列号占用的位数
     */
    private static final long SEQUENCE_BIT = 12;
    /**
     * 机器标识占用的位数
     */
    private static final long MACHINE_BIT = 5;
    /**
     * 数据中心占用的位数
     */
    private static final long DATACENTER_BIT = 5;


    /**
     * 最大支持的数据中心数量：31
     */
    private static final long MAX_DATACENTER_NUM = ~(-1L << DATACENTER_BIT);
    /**
     * 最大支持的机器数量：31
     */
    private static final long MAX_MACHINE_NUM = ~(-1L << MACHINE_BIT);
    private static final long MAX_SEQUENCE = ~(-1L << SEQUENCE_BIT);

    /**
     * 每一部分向左的位移
     */
    private static final long MACHINE_LEFT = SEQUENCE_BIT;
    private static final long DATACENTER_LEFT = MACHINE_LEFT + MACHINE_BIT;
    private static final long TIMESTAMP_LEFT = DATACENTER_LEFT + DATACENTER_BIT;

    /**
     * 数据中心
     */
    private final long dataCenterId;

    /**
     * 机器标识
     */
    private final long machineId;

    /**
     * 序列号
     */
    private long sequence = 0L;

    /**
     * 上一次时间戳
     */
    private long lastTimestamp = -1L;


    private static final SecureRandom random;

    static {
        try {
            random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            LOGGER.error(e.getMessage(),e);
            throw new BasicCustomException(BasicExceptionCode.SERVER_ERROR);
        }
    }


    public SnowFlakeIdWorker(long dataCenterId) {
        long mid = generateMachineId();

        if (dataCenterId > MAX_DATACENTER_NUM || dataCenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("dataCenterId can't be greater than MAX_DATACENTER_NUM or less than 0");
        }
        if (mid > MAX_MACHINE_NUM || mid < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("machineId can't be greater than MAX_MACHINE_NUM or less than 0");
        }
        this.dataCenterId = dataCenterId;
        this.machineId = mid;
    }

    /**
     * 产生下一个ID
     *
     * @return id
     */
    public synchronized long nextId() {
        long currentStamp = getNewTimestamp();
        if (currentStamp < lastTimestamp) {
            LOGGER.error("Clock moved backwards.  Refusing to generate id");
            throw new BasicCustomException(BasicExceptionCode.SERVER_ERROR);
        }

        if (currentStamp == lastTimestamp) {
            //相同毫秒内，序列号自增
            sequence = (sequence + 1) & MAX_SEQUENCE;
            //同一毫秒的序列数已经达到最大
            if (sequence == 0L) {
                currentStamp = getNextMill();
            }
        } else {
            //不同毫秒内，序列号置为0
            sequence = 0L;
        }

        lastTimestamp = currentStamp;

        return (currentStamp - START_STAMP) << TIMESTAMP_LEFT
                | dataCenterId << DATACENTER_LEFT
                | machineId << MACHINE_LEFT
                | sequence;
    }

    private long getNextMill() {
        long mill = getNewTimestamp();
        while (mill <= lastTimestamp) {
            mill = getNewTimestamp();
        }
        return mill;
    }

    /**
     * 获取当前时间戳
     *
     * @return 时间戳
     */
    private long getNewTimestamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    private static Long generateMachineId() {
        try {
            String hostAddress = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
            int[] ints = StringUtils.toCodePoints(hostAddress);
            int sums = Arrays.stream(ints).sum();
            return (long) (sums % 32);
        } catch (UnknownHostException e) {
            return random.nextLong(0, 31);
        }
    }
}
